Введение к работе
Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью обеспечения качества защитных покрытий, наносимых на лопатки газотурбинных двигателей (ГТД) методом электронно-лучевого испарения. Качество защитных покрытий, наносимых в вакууме методом электронно-лучевого испарения материала из тигля, может быть обеспечено только при условии стабилизации параметров технологического процесса (ТП), влияющих на качество покрытий. Это связано с тем, что в настоящее время прямое управление качеством покрытий в процессе их нанесения отсутствует, поэтому для обеспечения качества покрытий используется косвенное управление. Одним из путей обеспечения качества покрытий является стабилизация распределения мощности, подводимой в испаритель электронным лучом, по поверхности испаряемого материала. Это может быть достигнуто путем создания системы автоматической стабилизации положения электронного луча в испарителе (САС).
Существующие электронно-лучевые установки для вакуумного нанесения покрытий имеют в своем составе средства, устраняющие дестабилизирующие воздействия неконтролируемых оперативным персоналом изменений тока системы отклонения, тока эмиссии катодов, фокусировки луча. Вместе с тем, ряд дестабилизирующих факторов не контролируется средствами автоматики. К таким факторам относятся, например, гистерезис системы отклонения, изменение параметров электронной пушки вследствие тепловой деформации катода, изменение магнитных свойств электромагнитной системы отклонения вследствие нагрева и старения. Наличие этих факторов приводит к тому, что появляется возможность выхода электронного луча за пределы допустимой зоны перемещения, ограниченной стенками тигля.
Выход электронного луча за пределы допустимой зоны перемещения
вызывает неравномерный разогрев поверхности испаряемого материала и пла ление водоохлаждаемого тигля и других элементов внутренней конструкщ камеры испарения. В таких условиях невозможно обеспечить воспроизвел мость свойств получаемых покрытий и безопасность ТП. В диссертации решае ся задача стабилизации положения электронного луча в испарителе.
Цель работы - разработка и исследование системы автоматической ст билизации положения электронного луча в испарителе для обеспечения стаб лизации мощности, распределяемой по поверхности испаряемого материала.
Для достижения поставленной цели необходимо:.
разработать и исследовать датчик положения электронного луча;
разработать и исследовать систему автоматической стабилизации п ложения электронного луча.
Объектом исследования настоящей работы является технологичесы процесс нанесения защитных покрытий лопаток ГТД методом электронн лучевого испарения.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложен метод определения положения электронного луча, оси ванный на использовании потока электронов, отраженных с поверхности исг ряемого материала;
разработаны математическая модель датчика положения электронно луча и методика его расчета.
Практическая ценность работы.
Разработанные автором программные средства для моделирования д; чика положения электронного луча позволяют определить размеры и место р< положения чувствительного элемента (ЧЭ) датчика положения электронно луча с целью получения требуемых характеристик датчика при размещен комплекса аппаратных средств САС на технологическом объекте. Методи расчета САС позволяет обеспечить работоспособность системы автоматическ
стабилизации положения электронного луча, которая может быть размещена на различных типах электронно-лучевых установок, применяемых для нанесения защитных покрытий, тонких пленок, в литейном производстве.
Результаты исследований использованы в учебном процессе при преподавании дисциплин "Электроника и микроэлектроника" и "Управление качеством электронных средств".
Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены в виде:
прибора для защиты установок вакуумного напыления от повреждения электронным лучом;
системы автоматической стабилизации положения электронного луча в технологическом процессе нанесения защитных покрытий на лопатки ГТД методом электронно-лучевого испарения.
Научные положения, выносимые на защиту:
1) метод определения положения электронного луча, основанный на ис
пользовании электронов луча, отраженных от поверхности испаряемого мате
риала;
2) принципы построения вторичноэмиссионного датчика положения
электронного луча;
3) математическая модель датчика положения электронного луча;
4) методика выбора размеров и места расположения чувствительного
элемента датчика положения электронного луча в камере испарения;
5) принципы построения системы автоматической стабилизации положе
ния электронного луча.
Апробация.
Материалы диссертационной работы прошли апробацию в докладах на 10 Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них статей, 3 информационных листка, 1 заявка на патент и 6 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Работа изложена на 243 листах, содержи 34 таблицы, 76 рисунков и состоит из введения, четырех разделов, заключение списка использованных источников из 160 наименований и шести приложений.
